一種生產(chǎn)炭黑的新型環(huán)保工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種炭黑的生產(chǎn)制造工藝，尤其涉及一種炭黑生產(chǎn)過程中尾氣脫氮工
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【背景技術(shù)】
[0002]炭黑是一種主要成分為無定形碳的輕、松而極細的黑色粉末，表面積非常大，范圍從10-3000m2/g，是有機物(天然氣、重油、燃料油等)在空氣不足的條件下經(jīng)不完全燃燒或受熱分解而得的產(chǎn)物(具有較大的粘附性)。炭黑的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，可作黑色染料，用于制造中國墨、油墨、油漆等，也用于做橡膠的補強劑，在工業(yè)領(lǐng)域有著重要的作用。傳統(tǒng)上，在炭黑生產(chǎn)工藝流程中，空氣和燃料在反應(yīng)爐中燃燒，原料經(jīng)霧化后噴入燃燒的火焰中，經(jīng)高溫熱解生成炭黑。炭黑懸浮于燃氣中形成煙氣。煙氣經(jīng)急冷后送空氣預(yù)熱器、油預(yù)熱器進一步降溫，經(jīng)空氣預(yù)熱器降溫后的煙氣可再經(jīng)后序換熱器降溫后送入袋濾器，分離出的炭黑送到造粒機中造粒，然后在干燥機中干燥。在炭黑的制造過程中會產(chǎn)生尾氣，尾氣中含有大量二氧化碳、少量的甲烷、氮氧化物、硫化物，以及含有未收集下來的炭黑粉塵，如果直接排放就會造成了嚴重的環(huán)境污染。所以現(xiàn)在絕大多數(shù)企業(yè)都會對尾氣利加以循環(huán)利用，目前炭黑尾氣有三種主要用途:一是配備尾氣鍋爐用于發(fā)電；二是設(shè)置急冷鍋爐和余熱鍋爐，出售蒸汽；三是直接出售炭黑尾氣，供應(yīng)當?shù)鼐用癯鞘忻簹?。在炭黑制造時基本都會對尾氣進行脫硫處理而不進行脫氮處理，而氮氧化物對環(huán)境的損害作用極大，它既是形成酸雨的主要物質(zhì)之一，也是形成大氣中光化學(xué)煙霧的重要物質(zhì)和消耗03的一個重要因子，同時氮氧化物都具有不同程度的毒性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種生產(chǎn)炭黑的新型環(huán)保工藝，能夠在炭黑顆粒的干燥階段對尾氣進行脫氮處理，同時不影響炭黑顆粒的干燥，使得尾氣內(nèi)的氮氧化物轉(zhuǎn)化為氮氣，減少尾氣內(nèi)的污染物質(zhì)。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過下述技術(shù)方案得以解決，一種生產(chǎn)炭黑的新型環(huán)保工藝，需要利用反應(yīng)裝置、預(yù)熱裝置和造粒裝置，反應(yīng)裝置包括反應(yīng)爐、喉管、反應(yīng)室和冷卻段，預(yù)熱裝置包括空氣預(yù)熱器和油預(yù)熱器，造粒裝置包括炭黑分級裝置、造粒裝置和干燥裝置，其特征在于包含以下幾個步驟:步驟A):經(jīng)過預(yù)熱后溫度達到750°C至900°C的高溫空氣與預(yù)熱后的燃燒油在反應(yīng)爐中反應(yīng)混合、燃燒，產(chǎn)生溫度在1700°C至2010°C之間的高溫燃燒氣流，高溫燃燒氣流流入喉管后在喉管內(nèi)噴入溫度在170°C至190 °C之間且霧化的原料油，原料油在反應(yīng)爐室與高溫燃燒氣流混合，迅速裂解，生產(chǎn)炭黑煙氣；步驟B):炭黑煙氣在進入冷卻段后，在冷卻段內(nèi)噴射冷卻水，炭黑煙氣經(jīng)過急冷后溫度下降到950°C ;步驟C):炭黑煙氣從冷卻段離開后依次到空氣預(yù)熱器和油預(yù)熱器；步驟D):炭黑煙氣從油預(yù)熱器離開后進入炭黑分級裝置使得炭黑煙氣分離成炭黑粉體和高溫尾氣，炭黑粉體經(jīng)過造粒裝置后成為炭黑顆粒，炭黑顆粒放入干燥裝置內(nèi)的干燥室后高溫尾氣同時進入干燥裝置內(nèi)的干燥室并向尾氣氣道流動，干燥室在干燥時的干燥溫度在1000°c至1200°C之間，當高溫尾氣在尾氣氣道內(nèi)降溫到950 V時在尾氣氣道內(nèi)添加氮還原劑。
[0005]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選的，所述氮還原劑包括氨水、尿素和碳酸氫銨。
[0006]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選的，所述步驟D中，在冷卻段內(nèi)噴射的所述氮還原劑是所述的氨水，所述氨水在添加時遵循氨氮摩爾比(NSR)為1.5的比率。
[0007]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選的，所述步驟D中，在冷卻段內(nèi)噴射的所述氮還原劑是所述的氨水和所述的碳酸氫銨的混合物，所述氨水在添加時遵循氨氮摩爾比(NSR)為1.5的比率，所述碳酸氫銨在添加時遵循氨氮摩爾比(NSR)為2至2.5的比率。
[0008]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選的，所述步驟D中，在冷卻段內(nèi)噴射的所述氮還原劑是所述的尿素和所述的碳酸氫銨的混合物。所述尿素在添加時遵循氨氮摩爾比(NSR)為2.5至3的比率，所述碳酸氫銨在添加時遵循氨氮摩爾比(NSR)為2至2.5的比率。
[0009]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選的，所述的原料油包括芳族烴、石油系烴或脂族飽和烴。
[0010]炭黑的制造就是高溫氣體與高溫燃料油燃燒，形成1700°C以上的高溫，然后原料油在此溫度下的裂解反應(yīng)，由于高溫氣體與高溫燃料油都含有若干雜質(zhì)，在制造炭黑時產(chǎn)生的尾氣會含有氮氧化物，硫氧化物，碳氧化物等，現(xiàn)代工業(yè)中一般利用尾氣進行發(fā)熱，發(fā)電等，對于炭黑尾氣的利用主要利用碳的氧化物，在進行尾氣利用之前一般都會進行脫硫工作而不進行脫氮工作。但是氮氧化物也是一種很強的污染物，一旦排到大氣中去會給環(huán)境帶來損害。本方法是一種直接在炭黑造粒結(jié)束后進行干燥時時利用氮還原劑直接與尾氣內(nèi)的氮氧化物反應(yīng)，使氮氧化物與氮還原劑反應(yīng)生成氮氣、水，使用不同的氮還原劑有時還會產(chǎn)生二氧化碳或一氧化碳?，F(xiàn)有的脫氮處理時，由于反應(yīng)溫度不夠通常只在300°C _400°C，需要大量的金屬催化劑進行脫氮，成本高昂，效率低下。而本方法則是直接在炭黑顆粒的干燥制造階段進行脫碳，由于干燥溫度在1000°c至1200°C之間，尾氣溫度在800°C以上，這樣可以直接使用氮的還原劑進行脫氮，氮的還原劑主要是氨水、尿素和碳酸氫銨，這些還原劑在高溫下可以直接與氮氧化物反應(yīng)無需其他催化劑，同時還原率高，在80%以上，生成的主要是氮氣和水，對環(huán)境無污染，部分還原劑還會生成二氧化碳和一氧化碳，這類碳類物質(zhì)可以提高尾氣的利用效率。通過本方法制造出來的炭黑尾氣中氮氧化物含量極低，基本對環(huán)境無影響，是一種生產(chǎn)炭黑的環(huán)保方法，符合當前社會重視環(huán)保的主流意識。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能夠在炭黑顆粒的干燥階段對尾氣進行脫氮處理，同時不影響炭黑顆粒的干燥，，使得尾氣內(nèi)的氮氧化物轉(zhuǎn)化為氮氣，減少尾氣內(nèi)的污染物質(zhì)。
【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細描述。
[0013]實施例1:經(jīng)過預(yù)熱后溫度達到800°C的高溫空氣與預(yù)熱后的燃燒油在反應(yīng)爐中反應(yīng)混合、燃燒，產(chǎn)生溫度在I960°C左右的高溫燃燒氣流，高溫燃燒氣流流入喉管后在喉管內(nèi)噴入溫度在170°C之間且霧化的芳族烴，芳族烴在反應(yīng)爐室與高溫燃燒氣流混合，迅速裂解，生產(chǎn)炭黑煙氣。炭黑煙氣在進入冷卻段后，在冷卻段內(nèi)噴射冷卻水，炭黑煙氣經(jīng)過急冷后溫度下降到950°C，炭黑煙氣從冷卻段離開后依次進入到空氣預(yù)熱器和油預(yù)熱器；炭黑煙氣從油預(yù)熱器離開后進入炭黑分級裝置使得炭黑煙氣分離成炭黑粉體和高溫尾氣，炭黑粉體經(jīng)過造粒裝置后成為炭黑顆粒，炭黑顆粒放入干燥裝置內(nèi)的干燥室后高溫尾氣同時進入干燥裝置內(nèi)的干燥室并向尾氣氣道流動，干燥室在干燥時的干燥溫度在1000°c至1200°C之間，當高溫尾氣在尾氣氣道內(nèi)降溫到950°C時在尾氣氣道內(nèi)噴射氨水，噴射的氨水量需要遵循氨氮摩爾比(NSR)L 5的比率。氨水會和高溫尾氣內(nèi)的氮氧化物發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)的產(chǎn)物是氮氣和水。在950°C時HNJi氮氧化物的還原率在52.7%，然后隨著溫度的降低還原率升高，直到740°C達到還原率峰值84.3%，然后降到700°C時的還原率77.3%。尾氣氣道內(nèi)的高溫尾氣從干燥室出來后的溫度在1000°C以上，然后高溫尾氣溫度在尾氣氣道內(nèi)逐漸下降，從尾氣氣道出來時在700°C左右，HN3與氮氧化物發(fā)生還原反應(yīng)的溫度范圍大，可以一直在尾氣氣道內(nèi)與高溫尾氣反應(yīng)，且在950°C時添加氨水，可以讓